非球面接触测量中触发式测头预行程误差补偿研究

利用触发式测头对非球面零件进行接触测量时,由于其固有的预行程误差往往严重影响测量精度,为了降低该误差引起的精度损失,文中从测头自身结构出发,对预行程误差进行数学建模分析并研究其补偿方法。首先,对由于触发力产生的测杆变形位移和测球变形位移进行分析,并建立预行程数学模型;其次,根据测头触发力与被测件接触角度的不同,建立测头触发力模型;最终根据预行程数学模型,研究预行程误差的补偿问题。经实验证明,通过对测头结构特点分析出的测头预行程误差补偿方法,可以提高非球面零件的测量精度。     

数控机床在线检测系统触发式测头的预行程误差实验研究

触发式测头是数控机床在线检测系统的组成部分,在线检测过程中预行程误差不可避免,带有预行程误差的测量结果将影响产品检测精度。分析了触发式测头测量中预行程误差产生的原因,采用标准球的标定方法测量了预行程误差,从测量结果中剔除了机床运动误差,得到准确的预行程误差。通过多组测量数据,分析了预行程误差与测针杆长、测头运动速度及测量角度之间的关系。     

基于误差隔离的触发式测头预行程标定方法

触发式测头是在机测量系统的主要组成部分,其预行程会计入测量结果从而影响测量精度,因此有必要对其在实际工况下的预行程进行标定并补偿.在分析预行程产生原因的基础上,提出了一种全新的预行程定量标定方法,它通过在实际工况下检测探针与工件接触状况及接触时刻与测头触发时刻之间工件相对测头位移变化而标定出预行程,有效避免了机床伺服系统误差、机床几何及运动误差、探针测球圆度误差、标定体制造误差等因素对标定结果精确性的影响.标定了某高精密测头在实际工况下的预行程,并依据标定结果,完成了触发式测头预行程补偿实验.补偿结果表明,该标定方法实施简单、可行有效,标定精度高.     

三坐标测量机触发式测头误差分析

通过对三坐标测量机中广泛使用的触发式测头的简化模型进行受力分析,通过对测头模型预行程变化的定量分析,得到影响预行程的因素.     

面向机床在线测量系统的测头预行程求解算法

依据机床本身结构特点,提出了一种在直角坐标系下,基于最小二乘求圆原理的触发式测头预行程值求解算法.利用坐标测量机(CMM)与标准圆柱模拟机床在线测量系统的工作过程,控制测头始终保持统一姿态,在相同测量速度下自动地采取圆柱体某一平面内半圆上的数据点坐标,利用所得算法求解测头预行程值.通过对不同直径值的圆柱进行采点实验,对比计算结果,验证了该预行程算法对不同对象具有一致的测头特性,且在同一测量速度下产生相同的测头预行程值.     

接触式轴孔内径在线测量中测头系统误差分析

为提高轴孔内径在线测量精度,分析了接触式测量过程中,测头半径误差与测头预行程误差对测量结果的影响以及其补偿方法。针对测量过程中测头半径误差,通过计算被测点的法矢,可进行有效的测头半径误差补偿;提出了基于BP神经网络的预行程误差预测模型,根据标准球实际测得的预行程误差,在对所建立的神经网络训练的基础上,对触发式测头在不同法矢上的预行程误差进行预测,并将预测结果与标准球相应的实际测得的结果进行比较,比较结果验证了该预行程误差预测模型的有效性。     

MTMM—211小型台式三坐标测量机

MTMM-211小型台式三坐标测量机是在普通万能工具显微镜的基础上,分别在仪器x、y轴上加装长光栅位移传感器,在立柱上加装光栅阿贝头,在阿贝头的活动测杆上固定三维触发式测头并配置全微机化坐标测量与数据处理系统后构成的。全微机化坐标测量系统采用先进的插件式个人仪器结构,四块具有光栅位移测量。三维测头触测信号处理和通讯功能     

在线测量系统测头误差补偿技术研究

通过分析在线测量系统测量过程中触发式测头测量结果的误差组成元素及其产生的原因,建立了测头标定的数学模型,并通过最小二乘法进行解算,提出通过对测头半径进行补偿来减小测量误差的新方法,该补偿方法综合考虑了实际测量过程中测头预行程误差、测头各向异性、测头偏心误差等影响因素,并利用双线性插值法建立测头半径补偿值与测点法矢方向之间的映射关系,来计算拟合任意法矢方向的半径补偿值。最后通过实验验证,对比补偿前后的测量结果,结果表明补偿后的测量系统测量精度有明显提高。     

高精度无导轨位移平台误差分析

研究了基于补偿式柔性平行四杆机构的高精度位移平台的运动精度,对变形板尺寸误差、比例杆球心距误差和内外变形板装配夹角误差等误差源进行了分析计算.采用半梁模型分析了变形板,得到变形板行程与耦合位移量的关系,给出了平台直线度误差和耦合位移量误差关于平台位移和变形板尺寸的表达式.使用自准直仪和高精度微分测量头对平台直线度和耦合位移量进行了测量,结果表明:该补偿式结构的高精度无导轨位移平台在大行程(5 mm)工作时,仍具有较高的运动精度,直线度小于1.5″,耦合位移量小于13.7 μm,与理论分析吻合.     

触发式测头测量系统在大型数控机床上的应用

随着数控技术的发展,触发式测头测量系统在数控机床上得到了广泛的应用。目前国际上先进的数控机床几乎都可以根据用户的要求,配备这种测头测量系统,以扩大机床的使用范围。尤其是大型龙门式加工中心,配备这种系统之后,可以使用测头测量工件,使机床在某种程度上可以当作大型三坐标测量机使用,扩大了机床的用途。本文将结合我厂实际,具体介绍触发式测头测量系统的组成、原理及其在工件测量中的应用。 一、触发式测头测量系统的组成 我厂1995年与法国FOREST—LINE公司合作生产了一台大型龙门式五面加工中心,配有触发式测头测量系统。该系统由英国RENISHAW测头系统和法国NUM—1060数控系统联接组成。(可参阅本刊1996年第1期“RENISHAW数字化扫描系统”和1996年第2期“一种新型龙门铣镗机床——五面加工中心”两篇文章——编者)     

光纤触发式测头及其性能测试研究

为解决三坐标测量机等精密仪器在被测工件表面数据点的采样问题,将光电技术和数字信号处理(DSP)技术应用到光纤触发式测头的研制中。分析了光纤触发式测头的工作原理;当光束照射到球的表面,随意入射角的变化,耦合入分布在发射光纤周围接收光纤的光强也会发生变化,基于这一现象,在接收光纤末端利用硅PIN光电二极管将光强的变化转化为电信号,在信号预处理之后,进行了多路信号模数转换;然后,利用DSP对采集到的多路信号进行运算处理,当运算结果达到设定阈值时发出触发脉冲信号;最后,通过实验对测头的预行程变动量和单向重复性精度进行了测试,实验测定该测头的预行程变动量为0.97μm,单向重复性精度为0.42μm。研究结果表明,该光纤触发式测头具有一定的实用性。     

关节臂式坐标测量机测量力误差分析及补偿

针对接触测量力对关节臂式坐标测量机(AACMM)测量精度的影响展开研究。对测量力引起的长度测量误差进行理论和实验分析,得到测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形是影响关节臂式坐标测量机测头精度的主要因素。建立了关节臂式坐标测量机测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形的数学模型,并对测量结果进行了测量力误差补偿。实验结果研究表明,测量力引起的误差对接触式关节臂式坐标测量机测量精度影响很大。通过本研究成果,可在很大程度上补偿测量力引起的误差:平均长度测量误差降低82%左右,最大误差降低约47μm,有效地提高了关节臂式坐标测量机的测量精度。     

复杂曲面零件加工精度的原位检测误差补偿方法

为提高复杂曲面零件的数控机床原位检测精度,分析影响接触式检测系统精度的各项因素及其误差补偿方法。对检测系统的主要误差来源如机床几何误差、测头预行程误差和测头半径误差进行分析研究。在对数控机床的几何误差进行分析和建模的基础上,采用激光干涉仪进行三轴数控机床的单项误差测量和补偿;针对测头检测过程中存在的预行程误差,提出基于径向基函数(Radial basis function, RBF)的预行程误差预测方法,获得测头预行程误差分布图,并对检测系统进行实时预行程误差的补偿;提出改进的三角网格模型顶点法矢计算方法,有效进行三维测头的半径补偿。通过实例零件的加工精度原位检测试验及其与三坐标测量机CMM检验结果的比较,验证了原位检测方法的有效性。     

MP700型高精度光学触发式测头

本触发式测头是英国Ｒｅｎｉｓｈａｕ公司的产品。它和过去的内部触点方式不同 ,是一种使用触发应变测量的高灵敏度 ,高精度触发式测头。由于利用应变测量 ,解决了过去测头存在方向性的问题 ,提高了重复精度 ,特别是三维测量精度得到显著的提高 ,因此可稳定地测量三维曲面。由于高速进给的重复精度的提高 ,因此能进行快速进给条件下的测量。(廖 )MP700型高精度光学触发式测头     

测头是座标测量机可靠检测的关键

测头系统是座标测量机的一个基础部件。本文介绍了触发式测头的性能和特点,分析了它的误差来源,阐述了在使用触发式测头时提高其测量精度的一些技巧和选购时应考虑的要点。     

球内反射式光纤测头

测头系统作为精密量仪的关键部件,其精度高低直接影响量仪的测试性能,因此一直受到精密测量领域的关注.目前,广泛使用的三叉式触发测头,在结构上存在各向异性、测杆变形等带来的误差问题,制约了精度的提高.为此,提出一种新型的球内反射式光纤测头,充分利用了接触式测量和非接触式测量的优点,采用特殊的光纤球内反射结构,并运用计算机图像技术进行信息处理.通过原理的探索、实验样机的研制以及试验验证,该球内反射式光纤测头原理完全可行,在一维微位移平台上实验得到测头的测量位移量阈值小于0.1 μm,单向重复性精度达到0.0449.μm.     

磨齿机在机检测系统的测头综合预行程误差建模

因为测头预行程误差的存在,现有研究大都考虑单项或双项影响因素进行误差补偿。然而多次的实验统计表明,由于接触式测头的各向异性,导致信号传输迟滞、检测速度、测球半径、测杆长度、测头重力及测球表面测点法矢等因素都会对检测信号的触发时机产生影响,因而存在测头综合预行程误差,故而很难进行精确补偿。借助BP神经网络的高效逼近算法,利于求解输入为多项误差影响因素场合的测量误差输出问题,有效提高在机检测精度。根据自主研发卧式磨齿机L300G在机检测原理,以多项误差影响因素为输入节点,以测头综合预行程误差为输出节点,建立基于BP神经网络的测头综合预行程误差预测模型。完成误差补偿后,开展磨齿机标准样板齿轮在机检测实验。结果表明：误差补偿前后,齿向精度均为4级;误差补偿后,齿形精度提高2个等级,为4级精度,与格里森检测结果相吻合。结果验证了模型的正确性,有望在国产低成本磨齿机的高精度在机检测系统中推广使用。     

触发式测头在车削中心上的应用

着重介绍了触发式测头自动测量系统的构成及应用。     

触发式测头在加水电中心上的应用

着重介绍了触发式测头自动测量系统的构成及应用。     

提高触发式测头使用精度的研究

根据触发式测头的工作原理,对影响测头使用精度的主要误差———不灵敏域误差Ｒ进行了系统的试验分析,提出了换向回位误差ｅ的概念,解释了测头使用中测量结果不一致的现象,并提出采用两次触测法消除换向回位误差,从而可显著提高测头的使用精度尤其是重复性精度。